常見電容式mems加速度計的工作原理詳解

微機械加速度計又稱mems加速度計,是微機械傳感器中最重要的一種,屬於慣性感器。智騰微電子生產的SiA200系列Mems加速度計主要用於航空、航海等中高端慣性領域,具有體積小、高可靠、高穩定等特點。

常見電容式mems加速度計的工作原理詳解

電容式mems加速度計SiA230外觀圖

傳感器由兩個差分電容組成,活動電極與兩側固定電極分別構成平行板電容C1和C2。。當y方向加速度為零時,懸樑的活動電極處在兩固定電極極板的中間位置時C1=C2,當y方向有加速度存在時,懸樑產生的變形使極板間的距離發生變化,於是有C1≠C2。兩平行板電容值之差△C與加速度成正比,因此只要測量△C就可以確定加速度的大小。

伺服電子線路主要由位移檢測電路、交流放大和同步解調電路、積分校正環節、靜電力矩器四部分組成。電壓信號變成直流和二倍頻兩項,再經過低通濾波器,濾除高頻項完成交流到直流的轉換。直流電壓經過放大後,一路直接輸出,另一路經反饋單元加至敏感質量塊,因此反饋電壓與位移信號成正比,所生成的靜電反饋力也與位移信號成正比,而方向與慣性力相反,當兩力平衡時,敏感質量回到初始位置,系統達到穩態。由於閉環迴路的增益很大,響應時間快,所以檢測質量的位移趨於零。


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